Che cosa misura un VNA
Un analizzatore di reti vettoriale invia un segnale di cui conosce l'ampiezza e la fase, e confronta ciò che torna indietro (S11, la riflessione, sulla porta 1) o ciò che passa (S21, la trasmissione, dalla porta 1 alla porta 2). «Vettoriale»: misura anche la fase, quindi la parte reale e immaginaria dell'impedenza, non solo il ROS.
Le formule del gioco
- Coefficiente di riflessione: Γ = (Z − Z0) / (Z + Z0), con Z0 = 50 Ω. |Γ| va da 0 (adattato) a 1 (torna indietro tutto).
- ROS = (1 + |Γ|) / (1 − |Γ|); perdita di ritorno = −20 log |Γ| dB; potenza riflessa = |Γ|². ROS 2: |Γ| = 1/3, 9,5 dB, 11 %.
- Una linea di lunghezza l fa ruotare Γ: Γ(l) = Γ e−2γl. Mezzo giro di carta per quarto d'onda; le perdite avvicinano il punto al centro.
- Bobina e condensatore: X = 2πfL, quindi L = X / (2πf); X = −1 / (2πfC), quindi C = 1 / (2πf|X|). Il fattore Q = |X| / R.
- Antenna: intorno alla sua risonanza, un circuito RLC serie, Z = R + jRQ (f/f0 − f0/f). Un dipolo a mezz'onda misura circa 142,5 / f(MHz) metri in tutto, una verticale a quarto d'onda 71,25 / f.
- S21 in serie: un componente Z tra le due porte dà S21 = 2Z0 / (2Z0 + Z).
La calibrazione
Tre campioni noti (OPEN, Γ = +1; SHORT, Γ = −1; LOAD, Γ = 0) bastano per calcolare i tre errori di una porta: la direttività, l'adattamento della sorgente e la risposta in frequenza, cavo compreso. THRU e ISOLN correggono la trasmissione, più semplicemente della riflessione: CH1 riceve soltanto, si correggono la sua risposta e l'isolamento. Calibra in fondo al cavo, sulla gamma di frequenze che misurerai.
Attenzione Prima di collegare un'antenna esterna, scaricala a massa: l'elettricità statica accumulata dal vento o da un temporale vicino può distruggere l'ingresso di un VNA. E mai un trasmettitore collegato a un VNA!